(57)【要約】【課題】高い傘部のＴ字型電極を有する半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１のレジスト層を形成する工程と、第１のレジスト層上に第２のレジスト層を形成する工程と、第１のレジスト層および第２のレジスト層を露光および現像することで、第２のレジスト層の開口部の幅が、作製されるべきＴ字型電極の足部に対応する第１のレジスト層の開口部より広くなるように第１のレジスト層および第２のレジスト層に開口部を形成する工程と、開口部を形成された第１のレジスト層および第２のレジスト層を有する半導体基板上に金属膜を被着する工程と、第１のレジスト層を残して第２のレジスト層を除去する工程とを含む。【選択図】図４
2013183005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第１のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層上に第２のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層および前記第２のレジスト層を露光および現像することで、前記第２のレジスト層の開口部の幅が、作製されるべきＴ字型電極の足部に対応する前記第１のレジスト層の開口部より広くなるように前記第１のレジスト層および前記第２のレジスト層に開口部を形成する工程と、
開口部を形成された前記第１のレジスト層および前記第２のレジスト層を有する前記半導体基板上に金属膜を被着する工程と、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第１のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層上に第２のレジスト層を形成する工程と、
前記第２のレジスト層上に１つ以上の上層のレジスト層をさらに生成する工程と、
前記第１のレジスト層、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層を露光および現像することで、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層の開口部の幅が、作製されるべきＴ字型電極の足部に対応する前記第１のレジスト層の開口部より広くなるように前記第１のレジスト層、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層に開口部を形成する工程と、
開口部を形成された前記第１のレジスト層、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層を有する前記半導体基板上に金属膜を被着する工程と、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程は、前記第１のレジスト層を溶解しないが第２のレジスト層を溶解する薬液を使用することを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程の後に、さらに
前記第１のレジスト層を除去する工程を備えること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のレジスト層の厚さが４００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、前記第１のレジスト層の開口部の幅が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置であって、
前記Ｔ字型電極足部の幅が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、かつ、前記Ｔ字型電極足部の長さが４００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記Ｔ字型電極足部の長さを前記Ｔ字型電極足部の幅で除した比率が４以上であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。より詳細には、Ｔ字型電極を有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、衛星放送や車載レーダーの送受信用増幅素子等に代表されるＧＨｚ帯以上で動作可能な高周波素子としては、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ：Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が知られている。代表的なものには、ＧａＡｓ基板上のＧａＡｓ層やＩｎＰ基板上のＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層をチャネル層として用いたものなどがあり、これらはいずれも、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓのヘテロ構造界面に蓄積する２次元電子ガス層を利用したものである。
【０００３】
これらの高周波素子を用いて、数十ＧＨｚ帯以上で動作可能な高周波素子を得るためには、動作周波数帯にあわせて、数十ｎｍ〜２００ｎｍ以下の極めて短いゲート長を有するゲート電極を有するＨＥＭＴが必要になる。動作可能な周波数帯を上げるため、すなわち最大発振周波数ｆmax、電流利得遮断周波数ｆTなど高周波特性を改善するためには、ゲート長を短くすることで高周波素子の容量成分を下げる必要がある。しかしながら、ゲート長を短くするにつれ、ゲート電極の断面積も小さくなる。そのため、ゲート電極の抵抗が増大してしまい、最大発振周波数ｆmaxが減少してしまう。そこで、ゲート電極の断面積を増やしてゲート電極の抵抗の低減することを目的として、Ｔ字型のゲート電極が採用されている。
【０００４】
図１を用いて、従来より知られているＴ字型電極の作製方法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、基板１００上に電子ビームに対する感度が互いに異なるレジスト層（レジスト層１０１、１０２および１０３）を３層積層する。次に、電子ビーム露光機を用い、所望の形状・寸法が得られるように電子ビーム描画を行った後、現像工程を経て図１（ｂ）のような最下層のレジスト層１０１の開口寸法が最も小さくなるように、各レジスト層に開口部を形成する（例えば、非特許文献１参照）。その後、蒸着法やスパッタ法などを用いて金属層を被着し（図１（ｃ））、レジスト剥離液を用いて被着した金属ごとレジストを除去し（リフトオフ）、Ｔ字型電極１０５を得る（図１（ｄ））。ここで、図１（ｄ）のように、Ｔ字型電極を断面で見た場合の、Ｔ字型電極全体を支えている下部をＴ字型電極の足部１０５Ａ、前記Ｔ字型電極の足部１０５Ａに支えられている上部をＴ字型電極の傘部１０５Ｂと称することとする。また、図１（ｄ）において、Ｔ字型電極の傘部１０５Ｂの紙面水平方向の長さをＴ字型電極の傘部１０５Ｂの幅、Ｔ字型電極の足部１０５Ａの紙面水平方向の長さをＴ字型電極の足部１０５Ａの幅、Ｔ字型電極の足部１０５Ａと半導体基板との接点からＴ字型電極の傘部１０５Ｂの底面までの距離をＴ字型電極の足部１０５Ａの長さと称することとする。
【０００５】
このようなＴ字型電極の形成方法としては、比較的大面積の電極のリフトオフに用いられるノズル噴射方式の半導体装置の製造装置をＴ字型電極のリフトオフに用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、リフトオフ時に基板を逆さまにすることで、形成されるＴ字型電極と除去されるべき金属との接触を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、レジスト剥離液の処理を行う前に、テープなどの接着部材を用いて不要な金属部分をあらかじめ除去することにより、形成されるＴ字型電極と除去されるべき金属との接触を防ぐ方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−３１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１９４９号公報
【特許文献３】特開２００８−１８７１６４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａ．Ｓ．Ｗａｋｉｔａ，  ｅｔ．ａｌ．，  Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１３（６）２７２５（１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、数十ＧＨｚ帯以上で動作可能なトランジスタを想定した場合、ゲート電極に対応するＴ字型電極の足部の幅、すなわちゲート長は数十ｎｍ〜２００ｎｍと非常に小さいのに対して、Ｔ字型電極の足部の長さは通常１００ｎｍ〜３００ｎｍ、傘部の幅は通常２００ｎｍ〜６００ｎｍであるため、Ｔ字型電極は倒れやすく、物理的な衝撃に非常に弱いという問題があった。
【００１１】
特許文献１のように、比較的大面積の電極のリフトオフに用いられるノズル噴射方式の半導体装置の製造装置をＴ字型電極のリフトオフに用いると、その剥離液の吐出圧力によってＴ字型電極が剥離してしまう。また、リフトオフの際にレジスト剥離液に浸漬させるだけでは図２（ａ）のように剥離液２０６中でＴ字型電極２０５と除去されるべき金属２０４が接触し、図２（ｂ）のようにＴ字型電極２０５が倒れる問題があった。
【００１２】
特許文献２では、リフトオフ時に基板を逆さまにすることで形成されるＴ字型電極と除去されるべき金属との接触を防いでいるが、リフトオフ時に基板を逆さまにするだけでは、液面揺れを全くゼロに抑えることは現実的にできないので、Ｔ字型電極と除去されるべき金属との接触をゼロにすることはできない。さらに、剥離液が浸透するための開口部の基板全体に占める割合は非常に小さいため、基板を長時間剥離液に浸漬させる必要があり、生産効率が悪いという問題もあった。逆に、剥離時間を短くするために、剥離液が浸透する開口部を多く作れば、電子ビームで描画するエリアが広くなるため、パターニング工程で時間がかかってしまい、これも生産効率を落としてしまう。
【００１３】
また、特許文献３では、レジスト剥離液の処理を行う前に、テープなどの接着部材を用いて不要な金属部分をあらかじめ除去することにより、形成されるＴ字型電極と除去されるべき金属との接触を防ぐことはできるが、不要金属をレジストから物理的に剥がす際に発生する静電気がデバイスの静電破壊を引き起こすという別の問題があるため、最良の方法とは言えない。
【００１４】
一方、寄生容量成分を低減する観点から考えると、Ｔ字型電極の足部の長さを高くする必要がある。図３は、Ｔ字型電極の足部の幅が３５ｎｍで、傘部の幅が６００ｎｍである半導体装置を想定した場合の、Ｔ字型電極の足部の長さに対する、全体に占める寄生容量の割合を計算したグラフである。足部の長さが長いほど、寄生容量の割合が減少している。通常３００ｎｍ以下の足部の長さでＴ字型電極は形成されているが、足部の長さが４００ｎｍ以上ではじめて寄生容量の割合が５％以下となった。好ましくは、寄生容量の割合が更に小さい５００ｎｍ以上の足部の長さであり、更に好ましくは、７５０ｎｍ以上の足部の長さである。
【００１５】
また、Ｔ字型電極の倒れやすさは、Ｔ字型電極足部の長さをＴ字型電極足部の幅で除した比率にも依存し、この比率の大きなＴ字型電極ほど倒れやすい。つまり、Ｔ字型電極足部の長さが長ければ、この比率は大きく倒れやすい構造となる。
【００１６】
このように、足部の長さは長いにこしたことはないが、上述のように、そもそもＴ字型電極は非常に倒れやすい問題があるのに加えて、長い足部を有し、Ｔ字型電極足部の長さをＴ字型電極足部の幅で除した比率の大きいＴ字型電極は更に倒れやすい構造となるため、特許文献１〜３の様に従来知られている方法では、Ｔ字型電極足部の長さをＴ字型電極足部の幅で除した比率が４未満のＴ字型電極しか作製することはできなかった。
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、高い傘部のＴ字型電極を有する半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、半導体基板と接している第１のレジスト層を除去する前に、第１のレジスト層の上に積層されている第２のレジスト層を除去することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下のとおりである。
【００１９】
請求項１に記載の発明は、傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に第１のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層上に第２のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層および第２のレジスト層を露光および現像することで、前記第２のレジスト層の開口部の幅が、作製されるべきＴ字型電極の足部に対応する前記第１のレジスト層の開口部より広くなるように前記第１のレジスト層および前記第２のレジスト層に開口部を形成する工程と、
開口部を形成された前記第１のレジスト層および前記第２のレジスト層を有する前記半導体基板上に金属膜を被着する工程と、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に第１のレジスト層を形成する工程と、
前記第１のレジスト層上に第２のレジスト層を形成する工程と、
前記第２のレジスト層上に１つ以上の上層のレジスト層をさらに生成する工程と、
前記第１のレジスト層、第２のレジスト層および１つ以上の上層のレジスト層を露光および現像することで、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層の開口部の幅が、作製されるべきＴ字型電極の足部に対応する前記第１のレジスト層の開口部より広くなるように前記第１のレジスト層、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層に開口部を形成する工程と、
開口部を形成された前記第１のレジスト層、前記第２のレジスト層および前記１つ以上の上層のレジスト層を有する前記半導体基板上に金属膜を被着する工程と、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程は、前記第１のレジスト層を溶解しないが第２のレジスト層を溶解する薬液を使用することを含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１のレジスト層を残して前記第２のレジスト層を除去する工程の後に、さらに前記第１のレジスト層を除去する工程を備えること特徴とする。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１のレジスト層の厚さが４００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、前記第１のレジスト層の開口部の幅が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
また、  請求項６に記載の発明は、傘部および足部からなるＴ字型電極を有する半導体装置であって、
前記Ｔ字型電極足部の幅が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、かつ、前記Ｔ字型電極足部の長さが４００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の半導体装置であって、
前記Ｔ字型電極足部の長さを前記Ｔ字型電極足部の幅で除した比率が４以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、Ｔ字型電極が倒れることなく、かつ、短時間で高い傘部のＴ字型電極を有する半導体装置を製造することが可能になる。
【００２７】
また、本発明のＴ字型電極を有する半導体装置は、前記Ｔ字型電極足部の幅が２００ｎｍ以下、かつ、前記Ｔ字型電極足部の長さが４００ｎｍ以上であることを特徴とする。該半導体装置によれば、従来にはないレベルで寄生容量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術によるＴ字型電極の作製方法を示す図である。
【図２】従来技術によるＴ字型電極の作製中に発生し得る問題を示す図である。
【図３】Ｔ字型電極を有する半導体装置の、Ｔ字型電極の足部の長さと全体に占める寄生容量の割合との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態によるＴ字型電極の作製方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る積層レジスト構造を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る積層レジスト構造を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る積層レジスト構造を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による高電子移動度トランジスタの作製方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
＜半導体装置の製造方法＞
図４は、本発明の一実施形態によるＴ字型電極の作製方法を示す図である。
【００３１】
図４（ａ）では、半導体基板４００上に第１〜第３のレジスト層（レジスト層４０１〜４０３）を積層している。前記第１〜第３のレジスト層は、露光に対する感度、又は現像液に対する溶解度が互いに異なるレジスト層である。露光はマスクを介して所望の領域に光を照射するフォトリソグラフィー法や、所望の領域のみに電子線を照射する電子ビーム露光法などが挙げられる。以下の説明ではＴ字型電極形成に一般的に用いられている電子ビーム露光法に基づいて説明を行うが、本発明はこれに制限されない。各レジスト層の具体的な一例としては、まず電子ビームに対して感度が低いＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）４０１を半導体基板４００上に第１のレジスト層として塗布し、ＰＭＧＩ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｇｌｕｔａｒｉｍｉｄｅ）４０２を第２のレジスト層として第１のレジスト層よりも厚く塗布し、さらに第１のレジストより電子ビームに対して感度の高いＰＭＭＡ−ＭＡＡ（ＰＭＭＡ−ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）４０３を第３のレジスト層として塗布する例が挙げられる。
【００３２】
続いて、図４（ｂ）のように、前記第１のレジスト層４０１より前記第２のレジスト層４０２の開口部の方が広くなるように前記第１のレジスト層４０１と第２のレジスト層４０２を露光および現像する。また、第３のレジスト層４０３の開口部を、第１のレジスト層４０１よりも広く、第２のレジスト層４０２よりも狭くなるように露光および現像する。具体的な方法の一例としては、電子ビームを用いて、Ｔ字型電極の足部に対応する箇所のドーズ量をＴ字型電極の傘部よりも大きくなるように露光し、現像条件を最適化することで、図４（ｂ）のようなレジスト断面形状を得ることができる。露光は、Ｔ字型電極の傘部と足部を一度に行っても良いが、電子ビームの前方散乱の影響もあるため、寸法制御性の観点からＴ字型電極の傘部を形成する上層のレジスト層と、足部の部分を形成する第１のレジスト層の露光・現像を分けることが望ましい。
【００３３】
その後、前記第１のレジスト層４０１より前記第２のレジスト層４０２の方が広くなるように露光・現像されたレジスト層４０１〜４０３を有する半導体基板４００に、蒸着法やスパッタ法を用いて金属層を被着する（図４（ｃ））。本発明の効果は、金属の種類に制限されるものではない。具体的な金属の種類の一例としては、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどが挙げられる。半導体と金属との間に絶縁膜を形成する場合は、金属を蒸着する前に絶縁膜を被着させる。
【００３４】
そして、前記第１のレジスト層４０１を残して前記第２のレジスト層４０２を除去する（図４（ｄ））。具体的には、第１のレジスト層であるＰＭＭＡは溶解しないが、第２のレジスト層であるＰＭＧＩを溶解する薬液（例えばＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ））を用いてリフトオフを行う。これにより、ＴＭＡＨに溶解する第２のレジスト層であるＰＭＧＩから上のレジスト層（すなわち、第２および第３のレジスト層）と、その上に被着された金属層のみが除去される（図４（ｄ））。
【００３５】
このように、Ｔ字型電極４０５を支える第１のレジスト層４０１を残しながらリフトオフすることにより、Ｔ字型電極の足部４０５Ａの幅が数十ｎｍ〜２００ｎｍ、傘部４０５Ｂの高さが４００ｎｍ以上と倒れやすい構造にもかかわらず、第１のレジスト層がＴ字型電極を支えているため、Ｔ字型電極が除去されるべき金属と接触しても、Ｔ字型電極は倒れることもない。更に、このとき、第１のレジスト層は溶解しないが、第２のレジスト層を溶解する薬液を半導体基板に吹きかけるノズル噴射方式のリフトオフ法を用いると、ノズルからの物理的な薬液吐出圧の衝撃が加わっても第１のレジスト層がＴ字型電極を支えているため、倒れることなく、かつ、不要な金属層を短時間で除去することができる。
【００３６】
なお、上記説明では、第３のレジスト層／第２のレジスト層／第１のレジスト層と薬液の組み合わせとして、ＰＭＭＡ−ＭＡＡ／ＰＭＧＩ／ＰＭＭＡのレジスト構造とＴＭＡＨの薬液の組み合わせを紹介したが、リフトオフ時に、Ｔ字型電極の傘部を支えるレジスト層を残すことができるような２層以上の積層レジスト構造と薬液の組み合わせであれば、上記効果を奏することができる。例えば、ＰＭＭＡ−ＭＡＡ／ＰＭＧＩ／ＰＭＭＡ−ＭＡＡ／ＰＭＧＩ／ＰＭＭＡの５層のレジスト構造（図５）とＴＭＡＨの組み合わせを使用することができる。また、ｉ線で全面露光したＰＭＭＡ−ＭＡＡ／ノボラック系レジスト／ＰＭＭＡ（図６）とＴＭＡＨの組み合わせを使用することもできる。もう１つの例として、ＰＭＭＡ上にｉ線で感光するノボラック系のリフトオフレジストの積層構造（図７）とＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）の組み合わせを使用することもできる。
【００３７】
最後に、例えば加熱したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に浸漬させたり、アッシング法を用いたりすることにより、残った第１のレジスト層を除去してもよい（図４（ｅ））。ここで、特許文献２のように、ＮＭＰへの浸漬のみによってリフトオフする場合、最上層のレジスト層の僅かな開口部からＮＭＰを入り込ませ、金属層と基板との間にＮＭＰを基板全面に渡って浸透させる必要があるので非常に時間がかかっていたのに対し、本発明ではＮＭＰの浸透を阻害する最上層のレジスト層上に被着した不要な金属層がなく、第１のレジスト層と剥離液との接触面積が増加するため、短時間の浸漬で第１のレジスト層を除去することが可能である。
【００３８】
＜半導体装置＞
また、図４（ｃ）と図４（ｅ）の対比からも分かるとおり、ここでは、第１のレジスト層の厚さがＴ字型電極の足部の長さに対応し、第１のレジスト層の開口部の幅がＴ字型電極の足部の幅に対応する。スピンコーターを用いて、立ち上がりの回転加速度と到達回転数を最適化すれば、４００ｎｍ以上の膜厚で第１のレジスト層を塗布することができ、従来方法ではＴ字型電極が倒れてしまい得ることが出来なかったＴ字型電極の前記Ｔ字型電極足部の幅が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、かつ、足部の長さが４００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の半導体装置を得ることが可能になる。また、Ｔ字型電極足部の長さをＴ字型電極足部の幅で除した比率が４以上であるような、これまで作製不可能であった半導体装置も得ることが可能となる。
【００３９】
以上のように、本発明の半導体装置は高い傘部のＴ字型電極を有し、これによって、ゲート電極の断面積を増やしてゲート電極の抵抗の低減することができるとともに、Ｔ字型電極の寄生容量を大幅に低減することも可能になる。
【００４０】
＜実施例＞
図８は、上記のようなＴ字型電極の形成方法を用いた、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の作製方法を示す図である。ここで図８を参照しながらＨＥＭＴの作製方法を説明しますが、本発明は、Ｔ字型電極の作製方法に関するものであり、ＨＥＭＴの作製方法に限定されるものではない。なお、ＨＥＭＴのチャネル層をＩｎＧａＡｓとした場合、用いられる基板はＧａＡｓ基板の他に、ＩｎＰ基板、ＧａＰ基板、表面に単結晶のＧａＡｓを成長させたＳｉ基板、サファイア基板等が好適である。以下、ＧａＡｓ基板を例に説明する。
【００４１】
まず、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等を用いて、図８（ａ）のように、ＧａＡｓ基板８００上に、バッファ層８０１、チャネル層８０２、スペーサ層８０３、電子供給層８０４、バリア層８０５、キャップ層８０６を積層した多層膜構造を作製する。以下、この積層構造を有する半導体基板を「ＨＥＭＴ構造基板」と呼ぶ。
【００４２】
次に、ＨＥＭＴ構造基板の表面全体にレジストを塗布した後、メサ分離のためのパターニングを施してメサエッチングを行う。バッファ層８０１が半絶縁性であるため、バッファ層８０１が露出すれば素子の絶縁性は保たれる。また、メサエッチングに用いるエッチング溶液は、過酸化水素水と酸の混合液で、酸としてはリン酸、塩酸、硫酸等が一般的に用いられる。これによって、ＨＥＭＴ構造基板は順テーパー形状の積層構造となる。その後、アセトンやＮ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）などの有機溶剤を用いてレジストを除去するか、酸素アッシングなどを用いてレジストを灰化させて除去する（図８（ｂ））。
【００４３】
次に、ＨＥＭＴ構造基板の表面全体にレジストを塗布し、ソース電極およびドレイン電極となるオーミック電極をキャップ層８０６上に形成するためのパターニングを行う。次いで、ＥＢ蒸着機、スパッタ装置等を用いてオーミック金属を被着させる。オーミック金属としては、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕなどを用いるのが一般的である。その後、公知のリフトオフ法により、レジストとレジスト上の不要な金属膜を除去し、オーミック電極８０７を形成する（図８（ｃ））。
【００４４】
次いで、ＨＥＭＴ構造基板に電子ビームレジストであるＰＭＭＡを第１のレジスト層８０８として塗布後、ＰＭＧＩを第２のレジスト層８０９として塗布し、続けてＰＭＭＡ−ＭＡＡを最上層のレジスト層８１０として塗布する。このとき第１のレジスト層厚が４００ｎｍ以上、第２のレジスト層が第１のレジスト層厚以上となるように塗布する。更に、前述した方法で露光・現像を行い、Ｔ字型電極の足部に対応する第１のレジスト層の開口幅が数十ｎｍ〜２００ｎｍとなるような、Ｔ字型電極を得るレジスト構造を形成する（図８（ｄ））。
【００４５】
次いで、バリア層８０５が露出するまでキャップ層８０６を選択的にエッチングして、リセス８１１を形成する（図８（ｅ））。この選択エッチャントには、過酸化水素水とクエン酸やコハク酸との混合液を用いるのが一般的である。酸を用いた半導体のウェットエッチング処理は、過酸化水素水などの酸化剤による酸化反応と、酸またはアルカリ溶液による溶解が同時に起こることでエッチングが進行する。この例の場合は、第１のレジスト層厚とこの工程で選択エッチングされるキャップ層８０６の厚さとの和がＴ字型電極の足部の長さとなる。
【００４６】
次いで、ＥＢ蒸着機、スパッタ装置等を用いてゲート金属を被着する（図８（ｆ））。ゲート金属は、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／ＡｕやＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどを用いるのが一般的である。次に、前述したような半導体製造装置を用いて、ＴＭＡＨをＨＥＭＴ構造基板にノズル噴射し、ゲート金属層８１２、ＰＭＭＡ−ＭＡＡ８１０、ＰＭＧＩ８０９を除去する（図８（ｇ））。
【００４７】
次に、加熱したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に浸漬させることにより、第１のレジスト層であるＰＭＭＡ８０８を除去する（図８（ｈ））。
【００４８】
その後、ＳｉＮ、ＳｉＯ等の保護膜８１４をウェハ全面に形成し（図８（ｉ））、オーミック電極８０７と半導体層の接合をオーミック接合とするためにアニール処理を行う。さらにその後、ＨＥＭＴ構造基板の表面全体にレジストを塗布し、プローブを接触する部分等の不要な保護膜８１４をエッチングするためのパターニングを行い、保護膜８１４をエッチングする。その際、一般的にはＣＦ4（四フッ化炭素）ガスやＳＦ6（六フッ化硫黄）などを用いたドライエッチング装置で保護膜８１４のエッチングを行う。次に、ＮＭＰなどの有機溶剤を用いてレジストを除去するか、酸素アッシングなどを用いてレジストを灰化させて除去する（図８（ｊ））。
【００４９】
この例では、メサ分離にウェットエッチング法を用いているが、Ａｒイオンなどを用いてイオンミリングやドライエッチングによりメサ分離を行ってもよい。また、酸素などを用いたイオン注入法により半導体装置間の絶縁性を保ってもよい。また、この例ではアニール処理を保護膜形成後に行っているが、アニール処理はオーミック電極８０７を形成した後に行ってもよい。
【００５０】
表１に、Ｔ字型電極の足部の幅が１００ｎｍのデバイスを用いて、本発明のように、第１のレジスト層を残して第２のレジスト層を溶解した後、第１のレジスト層を除去するリフトオフ法を用いた場合の、Ｔ字型電極の倒れなかった割合を示す。比較として、従来方法である、レジスト剥離液を用いたノズル噴射方式と浸漬方式のリフトオフ法を用いた場合のＴ字型電極の倒れた割合も示す。
【００５１】
【表１】
2013183005.tif 000003
【００５２】
表１から分かるように、本発明のリフトオフ方式を用いることで、Ｔ字型電極の倒れを起こすことなくリフトオフすることに成功した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、Ｔ字型電極を備える半導体基板およびその製造方法として好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００、４００、５００、６００、７００  基板
１０１、１０２、１０３、２０１、２０２、２０３  レジスト
１０４、２０４、４０４  除去されるべき金属層
１０５、２０５、４０５  Ｔ字型電極
１０５Ａ、４０５Ａ  Ｔ字型電極の足部
１０５Ｂ、４０５Ｂ  Ｔ字型電極の傘部
２０６  剥離液
４０１、５０１、６０１、７０１、８０８  ＰＭＭＡ
４０２、５０２、５０４、８０９  ＰＭＧＩ
４０３、５０３、５０５、６０３、８１０  ＰＭＭＡ−ＭＡＡ
６０２  ノボラック系レジスト
７０２  ノボラック系リフトオフレジスト
８００  ＧａＡｓ基板
８０１  バッファ層
８０２  チャネル層
８０３  スペーサ層
８０４  電子供給層
８０５  バリア層
８０６  キャップ層
８０７  オーミック電極
８１１  リセス
８１２  除去されるべきゲート金属
８１３  Ｔ字型ゲート電極
８１４  保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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